JP2832224B2 - ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法 - Google Patents
ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法Info
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- JP2832224B2 JP2832224B2 JP8753790A JP8753790A JP2832224B2 JP 2832224 B2 JP2832224 B2 JP 2832224B2 JP 8753790 A JP8753790 A JP 8753790A JP 8753790 A JP8753790 A JP 8753790A JP 2832224 B2 JP2832224 B2 JP 2832224B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法に
関し、そのめっき層を緻密で密着性がよく且つクラック
が発生せず耐久性及び耐食性が向上するようにしたもの
である。
関し、そのめっき層を緻密で密着性がよく且つクラック
が発生せず耐久性及び耐食性が向上するようにしたもの
である。
＜従来の技術＞ 従来より、試作用あるいは小量生産用金型としては、
亜鉛基合金鋳造品を研摩したもの、あるいは亜鉛基合金
のブロックから削り出したものである、安価な亜鉛基合
金金型が利用されている。ところで、近年の少量多品種
生産の流れから例えば10,000ショット単位の生産が可能
な安価な金型が要望されているが、上記亜鉛基合金金型
はせいぜい硬度がHv＝100〜130程度であるので10,000シ
ョット単位の生産には耐えられない。そこで、亜鉛基合
金金型にニッケルめっきを施して耐久性向上させ、10,0
00ショット単位の生産に対応させることが試みられてい
る。
亜鉛基合金鋳造品を研摩したもの、あるいは亜鉛基合金
のブロックから削り出したものである、安価な亜鉛基合
金金型が利用されている。ところで、近年の少量多品種
生産の流れから例えば10,000ショット単位の生産が可能
な安価な金型が要望されているが、上記亜鉛基合金金型
はせいぜい硬度がHv＝100〜130程度であるので10,000シ
ョット単位の生産には耐えられない。そこで、亜鉛基合
金金型にニッケルめっきを施して耐久性向上させ、10,0
00ショット単位の生産に対応させることが試みられてい
る。
そして、このように亜鉛基合金金型にニッケルめっき
を施す場合、金型は形状が複雑で寸法も大きいので、無
電解ニッケルめっき（無電解Niめっき）を採用するのが
好適である。
を施す場合、金型は形状が複雑で寸法も大きいので、無
電解ニッケルめっき（無電解Niめっき）を採用するのが
好適である。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、亜鉛に通常の無電解Niめっき、例えば米国サ
ーフェステクノロジー社製の亜鉛ダイカスト用無電解Ni
めっきを施すと、微細なクラックが発生し、耐食性が不
足するという問題がある。
ーフェステクノロジー社製の亜鉛ダイカスト用無電解Ni
めっきを施すと、微細なクラックが発生し、耐食性が不
足するという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑み、緻密で密着性がよく
且つクラックが発生せず、耐久性及び耐食性のあるNiめ
っき層を施したニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法
を提供することを目的とする。
且つクラックが発生せず、耐久性及び耐食性のあるNiめ
っき層を施したニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法
を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成する本発明にかかるニッケル被覆亜鉛
基合金金型は、亜鉛基合金からなる金型の表面に直接無
電解ニッケルめっきを施すに際し、有機酸ニッケル塩，
次亜リン酸塩，ピロリン酸塩，リン酸及びアンモニアの
他、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナト
リウム及びアリルスルホン酸ナトリウムの群から選ばれ
る少なくとも一種を含有する無電解ニッケルめっき液に
浸漬することを特徴とする。
基合金金型は、亜鉛基合金からなる金型の表面に直接無
電解ニッケルめっきを施すに際し、有機酸ニッケル塩，
次亜リン酸塩，ピロリン酸塩，リン酸及びアンモニアの
他、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナト
リウム及びアリルスルホン酸ナトリウムの群から選ばれ
る少なくとも一種を含有する無電解ニッケルめっき液に
浸漬することを特徴とする。
本発明にかかる製造方法によるニッケル被覆亜鉛基合
金金型は、ニッケル被覆を直接亜鉛基合金に施してある
ので従来のような被膜剥離が生じることがなく、しかも
緻密でクラックの発生もないので、耐摩耗性及び耐食性
の良好なものである。
金金型は、ニッケル被覆を直接亜鉛基合金に施してある
ので従来のような被膜剥離が生じることがなく、しかも
緻密でクラックの発生もないので、耐摩耗性及び耐食性
の良好なものである。
なお、本発明で亜鉛基合金とは従来から試作金型用と
して使用されているもので、通常はZnにAl,Cu,Mg,Co等
を添加したものであり、具体的にはZAS合金（商品名:Al
3.9〜4.3％,Cu2.5〜3.5％,Mg0.03〜0.06,残りZn）を挙
げることができる。
して使用されているもので、通常はZnにAl,Cu,Mg,Co等
を添加したものであり、具体的にはZAS合金（商品名:Al
3.9〜4.3％,Cu2.5〜3.5％,Mg0.03〜0.06,残りZn）を挙
げることができる。
そして、本発明では上述した亜鉛基合金からなる金型
に通常の前処理を施して水洗した後、無電解ニッケルめ
っきを施すが、亜鉛基合金に直接、良好で緻密な被膜を
形成するために、有機酸ニッケル塩を含むめっき液を用
いる。また、かかる無電解ニッケルめっき液は、有機酸
ニッケル塩の他、還元剤の次亜リン酸塩と、添加剤とし
てのアンモニア，ピロリン酸塩及びリン酸とを含有する
が、さらにクラック防止のために、ベンゼンスルフィン
酸ナトリウム，サッカリンナトリウム及びアリルスルホ
ン酸ナトリウムの群から選ばれる少なくとも一種を含有
している。
に通常の前処理を施して水洗した後、無電解ニッケルめ
っきを施すが、亜鉛基合金に直接、良好で緻密な被膜を
形成するために、有機酸ニッケル塩を含むめっき液を用
いる。また、かかる無電解ニッケルめっき液は、有機酸
ニッケル塩の他、還元剤の次亜リン酸塩と、添加剤とし
てのアンモニア，ピロリン酸塩及びリン酸とを含有する
が、さらにクラック防止のために、ベンゼンスルフィン
酸ナトリウム，サッカリンナトリウム及びアリルスルホ
ン酸ナトリウムの群から選ばれる少なくとも一種を含有
している。
通常の無電解ニッケルめっき液は、ニッケル塩として
硫酸ニッケル，塩化ニッケル等が用いられるが、これら
は亜鉛基合金中からめっき浴中への亜鉛溶出の触媒とし
て作用するため好ましくない。本発明では有機酸ニッケ
ル塩を用いているので亜鉛の溶出が極力低減できる。こ
こで、有機酸ニッケル塩とは、ギ酸ニッケル，酢酸ニッ
ケル，乳酸ニッケル，クエン酸ニッケル等を挙げること
ができる。
硫酸ニッケル，塩化ニッケル等が用いられるが、これら
は亜鉛基合金中からめっき浴中への亜鉛溶出の触媒とし
て作用するため好ましくない。本発明では有機酸ニッケ
ル塩を用いているので亜鉛の溶出が極力低減できる。こ
こで、有機酸ニッケル塩とは、ギ酸ニッケル，酢酸ニッ
ケル，乳酸ニッケル，クエン酸ニッケル等を挙げること
ができる。
無電解ニッケルめっき液中のNi含有量は、通常、0.05
mol/〜0.2mol/が好適である。これは、0.05mol/
未満ではめっき寿命が短くて実用的でなく、0.2mol/
をこえると浴中で過剰のNiが析出して浴の自己分解等の
原因となり、共に好ましくないからである。
mol/〜0.2mol/が好適である。これは、0.05mol/
未満ではめっき寿命が短くて実用的でなく、0.2mol/
をこえると浴中で過剰のNiが析出して浴の自己分解等の
原因となり、共に好ましくないからである。
一方、無電解ニッケルめっき液に含有される還元剤と
しての次亜リン酸塩としては、次亜リン酸，次亜リン酸
ナトリウム，次亜リン酸カリウムなどが使用可能であ
り、その濃度はNiの含有量に対してモル比で0.7〜３倍
の範囲とすればよい。次亜リン酸塩のNiに対するモル比
が0.7倍未満では還元剤によるNiの析出効率が低くなる
ので、頻繁に還元剤を添加する必要があり、実用的でな
く、一方、３倍をこえると還元力が強くなりすぎて浴中
でNiが析出して自己分解することになり、共に好ましく
ない。
しての次亜リン酸塩としては、次亜リン酸，次亜リン酸
ナトリウム，次亜リン酸カリウムなどが使用可能であ
り、その濃度はNiの含有量に対してモル比で0.7〜３倍
の範囲とすればよい。次亜リン酸塩のNiに対するモル比
が0.7倍未満では還元剤によるNiの析出効率が低くなる
ので、頻繁に還元剤を添加する必要があり、実用的でな
く、一方、３倍をこえると還元力が強くなりすぎて浴中
でNiが析出して自己分解することになり、共に好ましく
ない。
また、無電解ニッケルめっき液に添加するアンモニア
及びピロリン酸塩は、ニッケルと弱い錯体を形成させて
ニッケルの安定化を図り、亜鉛基合金上へ密着性のよい
緻密な被膜を形成するためのものである。
及びピロリン酸塩は、ニッケルと弱い錯体を形成させて
ニッケルの安定化を図り、亜鉛基合金上へ密着性のよい
緻密な被膜を形成するためのものである。
ここで、アンモニア及びピロリン酸塩の濃度の好適範
囲はそれぞれ0.05〜0.3mol/の範囲で且つニッケル塩
のモル数と同等以上の範囲である。アンモニアあるいは
ピロリン酸塩がこの範囲より少ないと、浴の安定性が低
いために浴分解が生じ易く且つ析出被膜の密着性もよく
なく好ましくない。一方、上記範囲より多いとアンモニ
アは浴加熱の際に蒸気となって放散し易いため環境が悪
くなり、又亜鉛基合金からの亜鉛の溶出量も多くなり、
浴の寿命を短くし、好ましくない。
囲はそれぞれ0.05〜0.3mol/の範囲で且つニッケル塩
のモル数と同等以上の範囲である。アンモニアあるいは
ピロリン酸塩がこの範囲より少ないと、浴の安定性が低
いために浴分解が生じ易く且つ析出被膜の密着性もよく
なく好ましくない。一方、上記範囲より多いとアンモニ
アは浴加熱の際に蒸気となって放散し易いため環境が悪
くなり、又亜鉛基合金からの亜鉛の溶出量も多くなり、
浴の寿命を短くし、好ましくない。
また、無電解めっき液には、アンモニア及びピロリン
酸塩と共にリン酸を添加している。このリン酸は、析出
するNiの結晶を微細化するように働くもので、めっき被
膜の緻密化を図り、硬度の上昇さらには耐摩耗性及び耐
食性を向上するものである。また、リン酸は、中性域に
おいて溶出したZnと結合して不溶性のリン酸亜鉛として
沈澱するため、浴中に溶出した亜鉛の影響を大幅に減少
することができる。なお、リン酸の添加量は0.01〜0.1m
ol/と極微量でよい。0.01mol/未満では溶出した亜
鉛への対応力が小さく、一方、0.1mol/をこえると酸
としての作用が強くなり、共に好ましくない。
酸塩と共にリン酸を添加している。このリン酸は、析出
するNiの結晶を微細化するように働くもので、めっき被
膜の緻密化を図り、硬度の上昇さらには耐摩耗性及び耐
食性を向上するものである。また、リン酸は、中性域に
おいて溶出したZnと結合して不溶性のリン酸亜鉛として
沈澱するため、浴中に溶出した亜鉛の影響を大幅に減少
することができる。なお、リン酸の添加量は0.01〜0.1m
ol/と極微量でよい。0.01mol/未満では溶出した亜
鉛への対応力が小さく、一方、0.1mol/をこえると酸
としての作用が強くなり、共に好ましくない。
さらに、本発明でクラック防止のために用いるベンゼ
ンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナトリウム又は
アリルスルホン酸ナトリウムは、皮膜中の応力を低減し
てクラックを防止すると考えられるが、0.1〜10g/の
範囲で用いるのがよい。これは、0.1g/未満では皮膜
のクラック防止効果が顕著ではなく、また、10g/をこ
えて用いてもクラック防止効果の著しい向上は見られず
経済的に不利だからである。なお、これらの添加剤は二
種以上混合して用いてもよい。
ンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナトリウム又は
アリルスルホン酸ナトリウムは、皮膜中の応力を低減し
てクラックを防止すると考えられるが、0.1〜10g/の
範囲で用いるのがよい。これは、0.1g/未満では皮膜
のクラック防止効果が顕著ではなく、また、10g/をこ
えて用いてもクラック防止効果の著しい向上は見られず
経済的に不利だからである。なお、これらの添加剤は二
種以上混合して用いてもよい。
以上述べたような要素で構成された無電解ニッケルめ
っき浴で亜鉛基合金金型を処理する際の条件は、pHが8.
0〜10、温度が55〜65℃が最適である。
っき浴で亜鉛基合金金型を処理する際の条件は、pHが8.
0〜10、温度が55〜65℃が最適である。
pHは水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウムで調整
すればよいが、pH8未満では浴から水酸化ニッケルの沈
澱が生成する一方、pH10をこえるとアルカリ度が高くて
亜鉛の溶解度が急激に増加するため、共に好ましくな
り。また、浴温度を55℃未満とすると次亜リン酸塩の還
元力が弱いため、めっきスピードが遅すぎて好ましくな
く、65℃以上では浴中のアンモニアの飛散量が多くな
り、浴バランスを維持することが困難となって好ましく
ない。
すればよいが、pH8未満では浴から水酸化ニッケルの沈
澱が生成する一方、pH10をこえるとアルカリ度が高くて
亜鉛の溶解度が急激に増加するため、共に好ましくな
り。また、浴温度を55℃未満とすると次亜リン酸塩の還
元力が弱いため、めっきスピードが遅すぎて好ましくな
く、65℃以上では浴中のアンモニアの飛散量が多くな
り、浴バランスを維持することが困難となって好ましく
ない。
以上説明した無電解ニッケルめっき浴で処理すること
により、亜鉛基合金金型に直接、緻密で密着性がよく且
つクラックが発生せず、耐久性及び耐食性の良好なニッ
ケル被膜を形成することができる。このような方法によ
り形成されたニッケル被膜はHv≧500と鉄鋼型以上の硬
度を有するものであり、又、このニッケル被膜を塩水噴
霧試験に供したところ、10μの厚さで24時間経過した後
も白錆の発生は認められなかった。さらに、射出成型を
想定して、300℃で２時間加熱保持した後、水中で急冷
した際にも被膜の割れや剥離は生じなかった。また、25
0℃と50℃との間で約40秒／サイクルで高速繰り返し試
験を行ったところ、1000サイクルを経過しても割れや被
膜の剥離は認められなかった。
により、亜鉛基合金金型に直接、緻密で密着性がよく且
つクラックが発生せず、耐久性及び耐食性の良好なニッ
ケル被膜を形成することができる。このような方法によ
り形成されたニッケル被膜はHv≧500と鉄鋼型以上の硬
度を有するものであり、又、このニッケル被膜を塩水噴
霧試験に供したところ、10μの厚さで24時間経過した後
も白錆の発生は認められなかった。さらに、射出成型を
想定して、300℃で２時間加熱保持した後、水中で急冷
した際にも被膜の割れや剥離は生じなかった。また、25
0℃と50℃との間で約40秒／サイクルで高速繰り返し試
験を行ったところ、1000サイクルを経過しても割れや被
膜の剥離は認められなかった。
＜実 施 例＞ 実施例１〜12 市販の亜鉛基合金（三井金属鉱業（株）製ZAPREC）で
射出成型金型を鋳造し、キャビティ面及びコア面のみを
残して他の不要部分をマスキングして通常の浴剤脱脂，
アルカリ脱脂，酸洗，中和からなる前処理を施して水洗
した。
射出成型金型を鋳造し、キャビティ面及びコア面のみを
残して他の不要部分をマスキングして通常の浴剤脱脂，
アルカリ脱脂，酸洗，中和からなる前処理を施して水洗
した。
その後、第１表〜第３表に示す組成の無電解ニッケル
めっき液に浸漬し、めっきを施した。なお、めっき条件
も併せて第１表〜第３表に示す。
めっき液に浸漬し、めっきを施した。なお、めっき条件
も併せて第１表〜第３表に示す。
このように形成しためっき被膜について、耐食性，密
着性及び硬度について評価し、その結果も第１表〜第３
表に示す。なお、耐食性は、塩水噴霧試験を24時間実施
した後の表面状態をJIS H−8502のレーティングナンバ
ーで評価したものであり、又、被膜の密着性は、金型を
300℃に加熱して２時間保持した後、水中に入れて急冷
したときの被膜の割れやふくれの状態を観察したもので
あり、又、被膜の硬度はマイクロビッカース硬度計で荷
重50gとして評価したものである。
着性及び硬度について評価し、その結果も第１表〜第３
表に示す。なお、耐食性は、塩水噴霧試験を24時間実施
した後の表面状態をJIS H−8502のレーティングナンバ
ーで評価したものであり、又、被膜の密着性は、金型を
300℃に加熱して２時間保持した後、水中に入れて急冷
したときの被膜の割れやふくれの状態を観察したもので
あり、又、被膜の硬度はマイクロビッカース硬度計で荷
重50gとして評価したものである。
比較例１〜３ 比較のため実施例と同様の金型に同様の前処理を施し
たものについて、クラック防止のためのアリルスルホン
酸ナトリウム等の代りに、応力減少剤として知られてい
るパラトルエンスルホアミド，ナフタレン1,3,6−トリ
スルホン酸ナトリウム，ナフタレン1,5−ジナトリウム
スルホネイトを添加剤としてそれぞれ用い、めっきを施
して実施例と同様に評価した。この結果は、第４表に示
す。
たものについて、クラック防止のためのアリルスルホン
酸ナトリウム等の代りに、応力減少剤として知られてい
るパラトルエンスルホアミド，ナフタレン1,3,6−トリ
スルホン酸ナトリウム，ナフタレン1,5−ジナトリウム
スルホネイトを添加剤としてそれぞれ用い、めっきを施
して実施例と同様に評価した。この結果は、第４表に示
す。
以上の結果より、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム，
サッカリンナトリウム及びアリルスルホン酸ナトリウム
を用いた場合、耐食性が良好であり、つまりクラックの
発生が防止されていることが認められた。なお、これら
の添加剤は本発明に用いる特定の沿組成との組合せにお
いて顕著な効果を示していると考えられ、また、比較例
に示したように、応力減少作用を示す添加剤を用いても
耐食性の著しい向上はみられなかった。
サッカリンナトリウム及びアリルスルホン酸ナトリウム
を用いた場合、耐食性が良好であり、つまりクラックの
発生が防止されていることが認められた。なお、これら
の添加剤は本発明に用いる特定の沿組成との組合せにお
いて顕著な効果を示していると考えられ、また、比較例
に示したように、応力減少作用を示す添加剤を用いても
耐食性の著しい向上はみられなかった。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明は、特定の沿組成にベン
ゼンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナトリウム及
びアリルスルホン酸ナトリウムの一種以上を添加して、
亜鉛基合金に直接無電解ニッケルめっき被膜を施してい
るので、その被膜は緻密でクラックのないものであり、
耐久性，耐食性，耐摩耗性に優れ、密着性も良好であ
る。したがって、10,000ショット単位の射出成形にも充
分耐えうる亜鉛基合金金型を提供することができる。
ゼンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナトリウム及
びアリルスルホン酸ナトリウムの一種以上を添加して、
亜鉛基合金に直接無電解ニッケルめっき被膜を施してい
るので、その被膜は緻密でクラックのないものであり、
耐久性，耐食性，耐摩耗性に優れ、密着性も良好であ
る。したがって、10,000ショット単位の射出成形にも充
分耐えうる亜鉛基合金金型を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 18/36
Claims (1)
- 【請求項１】亜鉛基合金からなる金型の表面に直接無電
解ニッケルめっきを施すに際し、有機酸ニッケル塩，次
亜リン酸塩，ピロリン酸塩，リン酸及びアンモニアの
他、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム，サッカリンナト
リウム及びアリルスルホン酸ナトリウムの群から選ばれ
る少なくとも一種を含有する無電解ニッケルめっき液に
浸漬することを特徴とするニッケル被覆亜鉛基合金金型
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8753790A JP2832224B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8753790A JP2832224B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287776A JPH03287776A (ja) | 1991-12-18 |
| JP2832224B2 true JP2832224B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=13917735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8753790A Expired - Lifetime JP2832224B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | ニッケル被覆亜鉛基合金金型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2832224B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7601389B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-10-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal material and method for production thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6827834B2 (en) * | 2002-03-12 | 2004-12-07 | Ronald Stewart | Non-cyanide copper plating process for zinc and zinc alloys |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP8753790A patent/JP2832224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7601389B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-10-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal material and method for production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03287776A (ja) | 1991-12-18 |
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